不同小麦遗传材料氮素利用差异研究

【摘要】小麦作为主要的粮食生产作物,我国小麦的种植面积与总产量均占到了全国粮食生产总量的20%。已成为全世界不可或缺的粮食储备作物与主要的商品粮食作物。作为作物小麦生长过程中必不可少的大量元素之一,氮素是小麦生长过程中许多重要物质的组成,其营养利用效率的高低直接影响到小麦的最终产量和品质。然而,近年来虽然氮肥施用量在快速增长,小麦产量却呈现出增加缓慢,甚至有部分地区呈现出降低的趋势,氮肥损失率高达60%以上,不仅造成资源浪费和环境污染,同时还影响产品投入成本,影响作物生产经济效益。因此,我们不仅要通过改善施肥、栽培等农艺措施,还需要通过生物学途径挖掘更多的具有养分高效利用特性的小麦品种。本文利用小麦近缘物种遗传资源在小麦育种中应用的优势,在已得到稳定遗传材料的基础上,针对氮素营养效率的生理机制的科学问题,研究新基因型材料中国春-加州野大麦双二倍体小麦(CS-H)与普通小麦中国春(CS)、扬麦15(YM-15)的氮素吸收转运生理机制的差异性,为小麦氮素高效的遗传育种研究提供依据。主要研究结果如下：1.低氮条件下,CS-H生物量、单株产量、有效分蘖数、粒数、千粒重均大于CS、YM-15；与高氮条件相比,CS-H、CS、YM-15单株产量分别下降约44.6%、69.3%、61.1%；单株生物量分别下降约32.5%、63.2%、53.2%,说明在低氮条件下,CS-H较CS、YM-15具有更强的物质生产能力。2.低氮条件下,与CS、YM-15相比,CS-H具有更强的花前氮素积累能力和花后高效的氮素积累转运能力。开花期CS-H的总氮含量约是CS、YM-15的2-3倍,花后氮素积累转运贡献率达到80%-83%,约为CS、YM-15的1.7-2倍；花后15-25天与0-15天相比,与CS、YM-15氮素积累转运率有所下降不同,CS-H仍保持较高的氮素积累转运率。说明CS-H与CS、YM相比,花后能够维持较长时间高效灌浆保值期。3.三种不同遗传材料小麦开花期叶片中表证叶绿素含量的SPAD值存在遗传叶色差异性,表现为YM-15>CS-H>CS;三者花后SPAD值与叶片氮含量均呈正相关关系。在低氮条件下,与CS、YM-15相比,CS-H开花期旗叶硝酸还原酶(NR)活性较强,说明开花期具有较强的氮同化能力；花后干物质积累能力较CS、YM-15强,叶片SPAD值下降缓慢,说明在花后CS-H仍能维持较长时间的光合能力高值保值期；而花后叶片氮含量下降率相对CS、YM-15并无减缓的趋势。进一步证明CS-H在低氮条件下,在灌浆期能高效的向籽粒中转运营养器官中贮存的氮。综上所述,引入了新基因的杂交新型材料中国春-加州野大麦双二倍体小麦,表现出了较普通小麦中国春、扬麦15更强的耐低氮能力。对三种不同遗传材料的耐低氮机制研究为创造挖掘更多的氮素高效新型材料提供了候选材料,丰富了小麦遗传种质资源。
【作者】马雁琦；
【导师】徐国华；
【作者基本信息】南京农业大学，农业资源利用，2013，硕士
【关键词】小麦；氮素利用；叶绿素；SPAD值；

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